57768 1289 21.04.2012 20.58.43_09_telemetria_r2 (2)

Carlos Alvarez

TELEMETRIA

INSTRUMENTAÇÃO & AUTOMAÇÃO

2

Automação de Processos

Telemetria

3

A interpretação literal do termo significa medição à distância.

Descrevendo melhor este termo no contexto atual, podemos dizer que a telemetria é a técnica de transmissão de informações, referentes às medições de variáveis de processo, para instrumentos ou sistemas localizados distantes da fonte de informação.

4

1. Pneumática (analógica)

2. Eletrônica

2.1. Analógica

2.2. Digital (com fio)

2.3. Wireless (sem fio)

2.4. Via Modem

Tipos de Transmissão Utilizadas

Telemetria

5

Sistema de Controle – Instrumentos Ligados Ponto a Ponto

Sala de Controle

Sistema da Controle

Ligação Ponto a Ponto de Cada Instrumento

Transmissão Eletrônica Analógica

6

A interpretação literal do termo significa medição à distância.

Elemento Sensor

Condicionar Sinal Mostrador

Saída do Transmissor

3 – 15 psi4 – 20 mA

Módulos que compõem um transmissor analógico.

Vari

ável

de

Proc

esso

Transmissão Analógica

7

Sinais Analógicos mais Utilizados:

a) Transmissão Pneumática (limitado a 100 m máximo)

• 3 a 15 psi

• 0,2 a 1,0 kgf/cm2

• 20 a 100 kPa

b) Transmissão Elétrica

• 4 a 20 mA

• 10 a 50 mA

• 1 a 5 Vcc (limitado a 15 metros máximo)

Telemetria

8

Transmissor Pneumático

Sinalde

Entrada

SensorPreparação

doSinal

AmpSinal

deSaída

3 a 15 psiVariável

deProcesso

Realimentação

Suprimento: 20 psiRelé Piloto

SistemaBico-Palheta

Telemetria

9

Sistema Bico-Palheta

Telemetria

10


Telemetria

11


Telemetria

12


Telemetria

13

Sistema Relé Piloto

Telemetria

14

Sistema Bico-Palheta e Relé Piloto

Telemetria

Output pressure

Suprimento: 20 PSI

15


Suprimento: 20 PSI

Telemetria

16

Sistema Bico-Palheta e Relé Piloto

Telemetria

Output pressure

Suprimento: 20 PSI

17


Telemetria

18

Transmissor Pneumático

Telemetria

19

Transmissor

Telemetria

20

Transmissor de Pressão Diferencial

4 a 20 mA

Telemetria

21

Telemetria

4 a 20 mA

Atm

Transmissor de Pressão Relativa

Atm

22

Telemetria

Curva de calibração do transmissor.

50 2501504

20

12Si

nal d

e C

orre

nte

[mA

]

PV [°C]

23

BICO

RELE SAIDA3 A 15 PSI

DIAFRAGMASENSOR

PIVO

PALHETA

BARRADE

FORÇA

FOLE DEREALIMENTAÇÃO

SUPRIMENTO: 20 PSI

L H

Câmara de Baixa Pressão

Câmara de Alta Pressão

Telemetria

24

Transmissão Pneumática - Fole

Telemetria

25

Transmissão Pneumática

Suprimento: 20 psi

Sinal de Saída: 3 a 15 psi Sensor

Telemetria

26


Telemetria

27

Transmissores Pneumáticos

28


Suprimento: 20 psi

Sinal de Saída: 3 a 15 psi

Variável de

Processo

Instrumentos de PainelReceptores

Transmissor

Controlador & RegistradorPT

PIC PR

Telemetria

29


Suprimento: 20 psi

Sinal de Saída: 3 a 15 psi

Processo

Instrumentos de PainelReceptoresTransmissor

Controlador & Registrador

Telemetria

30

Transmissão Pneumática - Painel

Telemetria

31


A grande e única vantagem em se utilizar os instrumentos pneumáticos está no fato de se poder operá-los com segurança em áreas onde existe risco de explosão (centrais de gás, por exemplo).

Desvantagens

a) Necessita de tubulação de ar comprimido (ou outro gás) para seu suprimento e funcionamento.

b) Necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro, desumidificador etc, para fornecer aos instrumentos ar seco e sem partículas sólidas.

Telemetria

32

Desvantagens

c) Devido ao atraso que ocorre na transmissão do sinal, este não pode ser enviado à longa distância, sem uso de reforçadores.

Normalmente a transmissão é limitada a aproximadamente 100 m. A partir desta distância é necessário uso de booster.

d) Vazamentos ao longo da linha de transmissão ou mesmo nos instrumentos são difíceis de serem detectados.

e) Não permite conexão direta aos computadores.

Telemetria

33


Esse tipo de transmissão é feita utilizando sinais elétricos de corrente ou tensão.

Mesmo em face da tecnologia disponível no mercado para fabricação de instrumentos eletrônicos microprocessados (digitais), esse é o tipo de transmissão largamente usado em todas as indústrias.

Assim como na transmissão pneumática, o sinal é linearmente modulado em uma faixa padronizada representando o conjunto de valores entre o limite mínimo e máximo de uma variável de um processo qualquer.

Telemetria

34

Transmissor Eletrônico

Telemetria

Sinalde

Entrada

Sensor AmpSinalde

Saída

4 a 20 mAVariável

deProcesso

Realimentação

Preparação do

Sinal

Fonte de Energia

35

Transmissão Analógica: 2 Fios (Two Wire)

Telemetria

36

Transmissores EletrônicosTransmissão Analógica: 2 Fios (Two Wire)

37

Transmissão Analógica: 2 Fios

+

-

+

+ -

-

Fonte CC 24 V

Transmissor2 Fios

Receptor

4 a 20 mA

Telemetria

38

Transmissor Analógico – 2 Fios

39


127 Vac

Telemetria

40


+

-

+- Transmissor4 Fios

Receptor

4 a 20 mA127 Vac

Telemetria

41

Transmissor Eletrônico – 4 FiosMedidores Eletromagnéticos de Vazão.

42


Como padrão para transmissão a longas distâncias são utilizados sinais em corrente contínua variando de (4 a 20 mA) e para distâncias até 15 metros aproximadamente, também se utiliza sinais em tensão contínua de 1 a 5 V.

Vantagensa) Permite transmissão para longas distâncias sem perdas (em

corrente).

b) A alimentação pode ser feita pelos próprios fios que conduzem o sinal de transmissão.

c) Permite fácil conexão aos computadores.

Telemetria

43

Telemetria

Curva de calibração do transmissor.

50 2501504

20

12Si

nal d

e C

orre

nte

[mA

]

PV [°C]

44

Telemetria

4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA

0 bar 10 bar 20 bar 30 bar 40 bar

22 bar

Qual o valor do sinal de transmissão?

Sinal de Transmissão = 12,8 mA

45

Telemetria

4 mA 8 mA 12 mA 16 mA 20 mA

- 20 °C 20 °C 60°C 100 °C 140 °C

127 °C


Sinal de Transmissão = 18,7 mA

46

Telemetria

I = 22,67 mA

I = 32,67 mA

+ 10 mA


47

Telemetria


48

0

25

50

75

100

40

90

140

190

240% °C

Porcentagem Variável de Processo

Vx T

Telemetria

49

0

25

50

75

100

40

90

140

190

240% °C


Vx T

Telemetria

50

0

25

50

75

100

3

6

9

12

15

40

90

140

190

240% °C psi


Sinal de Transmissão

Vx PT

Telemetria

51

0

25

50

75

100

4

8

12

16

20

3

6

9

12

15

40

90

140

190

240% °C mApsi


Sinal de Transmissão

Vx

Telemetria

52

Exercício 1Considerando uma transmissão eletrônica de padrão 4 a 20 mA, para uma faixa de trabalho da variável de processo de -20 a 100 oC, calcular o valor do sinal de transmissão, quando a variável estiver em 50 oC.

Telemetria

53

Sinal de Transmissão:

Valor da Variável:

0 a 100 oC

Transmissor de Temperatura

4 a 20 mA

Span: 100 oC4 a 20 mA

50 oC

Telemetria

Resposta: ST = 13,33 mA

Faixa Nominal: 0 a 100 oC

54

Exercício 2Considerando uma transmissão pneumática de padrão 3 a 15 psi, para uma faixa de trabalho da variável de processo de 40 a 100 kgf/cm2, calcular o valor do sinal de transmissão, quando a variável estiver em 60 kgf/cm2.

Telemetria

Telemetria

55

Faixa Nominal: 40 a 100 kgf/cm2

Sinal de Transmissão: 3 a 15 psi

Valor da Variável: 60 kgf/cm2

40 a 100 kgf/cm2

Transmissor de Pressão3 a 15 psi

Resposta: ST = 7,0 psi

56

Exercício 3Um transmissor eletrônico analógico trabalha com range padrão de saída de 4 a 20 mA, para uma faixa de trabalho da variável de processo de 80 a 240 °C. Calcular o valor do sinal de transmissão, quando a variável de processo estiver em 40% do range. Também informar o valor da PV.

Telemetria

Respostas: ST = 10,4 mA PV = 144 °C

57

Os sinais de transmissão analógica, seja este pneumático ou elétrico, normalmente, iniciam a transmissão em um valor acima do zero, para termos uma segurança em caso de rompimento do meio de comunicação ou verificação de uma possível descalibração do instrumento.

Este tipo de artifício é chamado de zero vivo.

Se a saída do transmissor fosse um sinal de 0 a 20 mA (no lugar de 4 a 20 mA), por exemplo, não haveria meios de identificar o sinal correspondente ao valor mínimo da faixa com o sinal relativo às falhas no sistema, como falta de alimentação ou fio partido no transmissor eletrônico.

Telemetria

58

Se a saída do transmissor fosse um sinal de 0 a 15 psi (no lugar de 3 a 15 psi), por exemplo, não haveria meios de identificar falhas no sistema, como entupimento do tubo, quebra do tubo ou falta de ar de suprimento no transmissor pneumático.

Telemetria

59

Transmissão Digital

Nesse tipo de transmissão os “pacotes de informações” sobre a variável medida são enviados para uma estação receptora, através de sinais digitais modulados e padronizados.

Para que a comunicação entre o elemento transmissor e receptor seja realizada com êxito é utilizada uma “linguagem” padrão chamado protocolo de comunicação.

Principais Protocolos (FieldBus)• Hart

• Fundation Fieldbus - FF

• Profibus PA

Telemetria

60

Sistema de Controle – Instrumentos em Rede com Fio

REDE FIELDBUS

LC-700

BT-302

PSI-302

PS-302

PCI4 CANAIS

SISTEMASUPERVISÓRIO

Entradas eSaídas Digitais

Transmissão Eletrônica Digital

61

Vantagens

a) Não necessita ligação ponto a ponto por instrumento.

b) Pode utilizar um par trançado ou fibra óptica para transmissão dos dados.

c) Imune a ruídos externos.

d) Permite configuração, diagnósticos de falha e ajuste em qualquer ponto da malha.

e) Menor custo final.

Telemetria

62

Desvantagens

a) Existência de vários protocolos no mercado, o que dificulta a comunicação entre equipamentos de marcas diferentes.

b) Caso ocorra rompimento no cabo de comunicação pode-se perder a informação e/ou controle de várias malhas.

Telemetria

63

HART

Telemetria

64

Transmissores Digitais

Fonte de Alimentação

Equipamento Mestre

Interface

Telemetria

65

Sala de Controle

Sistema da Controle

Ligação em Rede de Todos os Instrumentos –Ligação Paralela (Multidrop)

TelemetriaTransmissão Digital Hart - Rede com Fio

66

Transmissão Digital em Rede com Fio

Telemetria

67

Transmissão Digital - Hart

Programação / Parametrização e Manutenção.Configurador = Hand-Held = Palm Top

Telemetria

68

Transmissão Digital – Programador Hart

Telemetria

69

Transmissão Via Rádio – Wireless

Neste tipo, o sinal ou o pacote de sinais medidos são enviados à sua estação receptora via ondas de rádio em uma faixa de freqüência específica.

Telemetria

70

Sistema de Controle – Instrumentos em Rede Wireless

Transmissão Eletrônica Digital

71

Vantagens

a) Não necessita de cabos de sinal.

b) Podem-se enviar sinais de medição e controle de máquinas em movimento.

Desvantagens

a) Alto custo inicial.

b) Necessidade de técnicos altamente especializados.

Telemetria

72

Transmissão Via Modem

A transmissão dos sinais é feita através de utilização de linhas telefônicas pela modulação do sinal em freqüência, fase ou amplitude.

Modem: Modulador / Demodulador

Telemetria

73

Transmissão Via Modem

Modem: Modulador / Demodulador

Telemetria

74

Vantagens

a) Baixo custo de instalação.

b) Pode-se transmitir dados a longas distâncias.

Desvantagens

a) Necessita de profissionais especializados.

b) baixa velocidade na transmissão de dados.

c) sujeito a interferências externas, inclusive violação de informações.

Telemetria

75

Todas as ilustrações, marcas e produtos mencionados nesta apresentação pertencem aos seus respectivos proprietários, assim como qualquer outra forma de propriedade intelectual, sendo usadas estritamente em caráter educacional.

Carlos Alvarez

Declaração de copyright

57768 1289 21.04.2012 20.58.43_09_telemetria_r2 (2)

Documents

Transcript of 57768 1289 21.04.2012 20.58.43_09_telemetria_r2 (2)